JP4715119B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザービームにより加工対象物の表面を所定の順序にしたがって走査しながら局所的に加熱し、前記加工対象物の表面を熱処理するレーザー加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus that locally heats a surface of a processing object by a laser beam while scanning the surface according to a predetermined order, and heat-treats the surface of the processing object.
液晶パネルの製造工程においては、透明なガラス基板の表面にケミカルベーパディポジション(CVD)を用いてアモルファスシリコンを成膜し、このアモルファスシリコン膜をアニールしてポリシリコン膜に処理するアニール工程がある。 In the manufacturing process of the liquid crystal panel, there is an annealing process in which amorphous silicon is formed on the surface of a transparent glass substrate using chemical vapor deposition (CVD), and this amorphous silicon film is annealed to be processed into a polysilicon film. .
従来技術のレーザー加工装置では、加工対象物に対する位置を測定しながら目標位置差分に対しフィードバック制御を掛けてリアルタイムにレーザービームにフォーカスを掛けるようにしている(特許文献1)。
従って、従来技術のレーザー加工装置では、加工対象物の表面の測定点と加工点との位置が同一であり、そして時間的に同一でなければ実現できなかった。 Therefore, the conventional laser processing apparatus cannot be realized unless the measurement point and the processing point on the surface of the processing object are the same and temporally the same.
また、加工対象物の表面に微細な塵埃が載っていたり、加工対象物の端面ぎりぎりなど、測定できないポイントがあったりすると、レーザービームのフォーカスが外れて、まともにレーザー加工ができないことがあった。 Also, if fine dust is placed on the surface of the workpiece or there are points that cannot be measured, such as the edge of the workpiece, the laser beam may be out of focus and laser processing may not be performed properly. .
本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、加工対象物の表面の測定時点と加工時点とが同一でなくても、また前記加工対象物の表面に微細な塵埃が付着していても、更に前記加工対象物の端面ぎりぎりの場所であっても、所定の間隔を開けて配設されている変位計とレーザー加工手段とを用いてレーザー加工ができるレーザー加工装置を得ることを目的とする。 The present invention is intended to solve these problems, and even when the measurement time and the processing time of the surface of the processing object are not the same, fine dust adheres to the surface of the processing object. In addition, a laser processing apparatus capable of performing laser processing using a displacement meter and laser processing means disposed at a predetermined interval even at a position near the end face of the processing object is obtained. With the goal.
それ故、本発明のレーザー加工装置は、加工対象物の異なる位置における表面の高さを順次測定し、高さ変位データーを収集する変位計と、前記変位計と少なくとも隣接する測定点間以上の間隔を開けて配設され、前記加工対象物の表面を加熱するレーザービームを発射するレーザー加工手段と、前記変位計により測定、収集した高さ変位データーを加工して前記レーザー加工手段の前記レーザービームを前記加工対象物の表面にフォーカス或いはオフセットさせるのに適した制御データーを生成する制御データー生成手段と、該制御データーに従って前記レーザー加工手段からのレーザービームのフォーカスを制御するフォーカス制御手段とを備えて構成されている。
そして、前記加工対象物の表面の一端から他端に向かってX方向に第1ライン上をスキャンさせる場合は、前記変位計が前記レーザー加工手段に先行させて、前記他端に到達したら前記変位計と前記レーザー加工手段の位置関係を保ったまま前記X方向に直交するY方向に僅かにずらしてスキャン方向を反転させ、前記加工対象物の表面の前記他端から前記一端に向かってスキャンさせる場合は、前記レーザー加工手段を前記変位計に先行させて、前記第1ライン上とは異なる平行な隣接する第2ライン上を前記加工対象物の表面の前記他端から前記一端に向かってスキャンさせ、前記変位計が前記レーザー加工手段に先行してスキャンする場合は、該変位計で測定ポイントを順次測定しながら、各測定ポイントに対応する前記制御データー生成手段からの前記制御データーで前記加工対象物の表面をレーザー加工し、前記レーザー加工手段が前記変位計に先行してスキャンする場合は、該変位計で測定ポイントを順次測定させながら前記制御データー生成手段に記憶しておき、該レーザー加工手段には、直前のラインをスキャンした時に得られた各測定ポイントに対応する前記制御データー生成手段からの前記制御データーで前記加工対象物の表面をレーザー加工することを特徴とする。
Therefore, the laser processing apparatus of the present invention sequentially measures the height of the surface at different positions of the workpiece and collects height displacement data, and at least between the measurement points adjacent to the displacement meter. Laser processing means that emits a laser beam that is disposed at an interval and heats the surface of the object to be processed; and height displacement data measured and collected by the displacement meter to process the laser of the laser processing means a control data generating means for generating a control data suitable for the beam to be focused or offset on the front surface of the workpiece, and a focus control means for controlling the focus of the laser beam from the laser processing means in accordance with said control data It is configured with.
Then, when scanning the first line in the X direction from one end to the other end of the surface of the workpiece, the displacement meter is preceded by the laser processing means, and the displacement is reached when the other end is reached. While maintaining the positional relationship between the meter and the laser processing means, the scan direction is reversed by slightly shifting in the Y direction orthogonal to the X direction, and scanning is performed from the other end of the surface of the workpiece to the one end. In this case, the laser processing means is preceded by the displacement meter, and the second adjacent line different from the first line is scanned from the other end of the surface of the workpiece toward the one end. When the displacement meter scans prior to the laser processing means, the control data corresponding to each measurement point is measured while sequentially measuring the measurement points with the displacement meter. When the surface of the object to be processed is laser processed with the control data from the forming means, and the laser processing means scans in advance of the displacement meter, the control data is measured while sequentially measuring the measurement points with the displacement meter. The laser processing means stores the surface of the object to be processed with the control data from the control data generation means corresponding to each measurement point obtained when the previous line is scanned. It is characterized by processing.
前記レーザー加工装置における前記フォーカス制御手段の制御データーによる前記加工対象物の表面へのレーザービームのフォーカス或いはオフセットは、前記レーザー加工手段に組み込まれているフォーカシングレンズを上下方向に微調整することにより行うことを特徴とする。 The focus or offset of the laser beam on the surface of the workpiece by the control data of the focus control means in the laser processing apparatus is performed by finely adjusting the focusing lens incorporated in the laser processing means in the vertical direction. It is characterized by that.
そしてまた、前記レーザー加工装置における前記制御データー生成手段は、前記変位計で測定、収集した前記高さ変位データーの中に異常値が発生した場合に、該異常値の高さ変位データーを除去するフィルター機能を備えていることを特徴とする。 Further, the control data generation means in the laser processing apparatus removes the height displacement data of the abnormal value when an abnormal value occurs in the height displacement data measured and collected by the displacement meter. It has a filter function.
更に、前記レーザー加工装置における前記変位計及び前記レーザー加工手段による前記加工対象物の表面への前記X方向及び前記Y方向トレースは、前記加工対象物を載置したXY軸ステージをXY方向に移動、制御することにより行うことを特徴とする。
Further, the X direction and Y direction traces on the surface of the object to be processed by the displacement meter and the laser processing means in the laser processing apparatus move the XY axis stage on which the object to be processed is placed in the XY direction. , By performing control.
更にまた、前記レーザー加工装置における前記加工対象物は、透明なガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン層であることを特徴とする。 Furthermore, the processing object in the laser processing apparatus is an amorphous silicon layer formed on a transparent glass substrate.
そして更にまた、前記レーザー加工装置における前記加工対象物に対する前記レーザ加工は、アニール加工であることを特徴とする。 Still further, the laser processing for the object to be processed in the laser processing apparatus is an annealing process.
従って、本発明のレーザー加工装置によれば、加工対象物の表面が傾斜、反りなどがあっても、そのような表面にレーザービームを調整して照射することができ、従って均一に加熱することができる。 Therefore, according to the laser processing apparatus of the present invention, even if the surface of the object to be processed is inclined or warped, it is possible to adjust and irradiate such a surface with a laser beam, and thus to heat uniformly. Can do.
また、前記加工対象物の表面に対するレーザービームのフォーカスをオフセットした場合、前記加工対象物の加工表面を比較的広い面積のスポットで加熱することができる。 Moreover, when the focus of the laser beam with respect to the surface of the workpiece is offset, the machining surface of the workpiece can be heated with a spot having a relatively large area.
更にまた、前記制御データー生成手段にフィルター機能を持たせたので、変位計で測定、収集した高さ変位データー中に異常値のものが存在しても、前記加工対象物のその表面を異常に加熱することがない。 Furthermore, since the control data generating means has a filter function, even if there is an abnormal value in the height displacement data measured and collected by the displacement meter, the surface of the object to be processed becomes abnormal. There is no heating.
本発明のレーザー加工装置によれば、精度が必要な場合は、測定ポイント数を増やすことにより精度を向上させることができ、加工速度を重視する場合は、測定ポイント数を減らすことによりレーザー加工速度を速くすることができる。 According to the laser processing apparatus of the present invention, when accuracy is required, the accuracy can be improved by increasing the number of measurement points, and when the processing speed is important, the laser processing speed is decreased by reducing the number of measurement points. Can be faster.
また、ガラス基板のような加工対象物の表面が傾いて高低差が、例えば、最大±150μmあるものであっても、測定後に計算して追従させると、例えば、±8μmに収めることができる優れた効果が得られる。 In addition, even if the surface of a workpiece such as a glass substrate is inclined and the height difference is, for example, a maximum of ± 150 μm, for example, if it is calculated and followed after measurement, it can be kept within ± 8 μm, for example. Effect.
更にまた、加工対象物の表面に塵埃が付着していても、レーザー加工部分が加工対象物の端部であっても、レーザー加工ができる。 Furthermore, even if dust adheres to the surface of the object to be processed, even if the laser processed part is an end of the object to be processed, laser processing can be performed.
前記のように、液晶パネルの製造工程においては、透明なガラス基板Wbの表面にケミカルベーパディポジション(CVD)を用いてアモルファスシリコンWaを成膜し、このアモルファスシリコン層Waをアニールしてポリシリコン膜に処理する作業がある。本発明のレーザー加工装置1は、このガラス基板の表面に成膜されているアモルファスシリコン層(加工対象物)のレーザーアニール装置として用いた。
As described above, in the manufacturing process of the liquid crystal panel, the amorphous silicon Wa is formed on the surface of the transparent glass substrate Wb using chemical vapor deposition (CVD), and the amorphous silicon layer Wa is annealed to form polysilicon. There is work to process the membrane. The
前記アモルファスシリコン層Waをポリシリコン層に変化させるには、レーザービームLbによる加熱の正確な温度制御が必要であり、そのフォーカスの調整が不可欠である。詳細は後記するように、加工点にはレーザービームLbを発射するレーザー鏡筒41を用い、アモルファスシリコン層Waの高さ変位の測定にはレーザー変位計3を用いており、このレーザー変位計3で予めアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定してから、その測定データーに基づいて生成された制御データーで追随動作を行うフォーカス動作を行わせている。
In order to change the amorphous silicon layer Wa to a polysilicon layer, accurate temperature control of heating by the laser beam Lb is necessary, and adjustment of the focus is indispensable. As will be described later in detail, a
ガラス基板Wb上のアモルファスシリコン層Waの表面位置をXY座標の2次元配列にし、レーザー変位計3でトレースして測定し、表面変位データを2次元配列の計算式に代入する。そのデーターを記憶し、計算加工してレーザー鏡筒41のZ軸の高さデーターとし、加工時にレーザー鏡筒41のZ軸を追従させてレーザービームLbのフォーカスの調整精を行い、アニール処理を行っている。
The surface position of the amorphous silicon layer Wa on the glass substrate Wb is made into a two-dimensional array of XY coordinates, traced and measured by the
以下、図を用いて、本発明のレーザー加工装置を説明する。 Hereinafter, the laser processing apparatus of this invention is demonstrated using figures.
図1は本発明の第1実施例のレーザー加工装置の構成概念図、図2はガラス基板上のアモルファスシリコン層の表面に対するレーザー変位計とレーザー鏡筒とのトレース方法を示した斜視図、図3は図2に示したアモルファスシリコン層の表面の第1列目をトレースする場合のレーザー変位計とレーザー鏡筒との動作を説明するための概念図、図4はレーザー変位計とレーザー鏡筒とのトレースが第1列目から第2列目に移行した場合のレーザー変位計とレーザー鏡筒との第1の位置関係及び動作を説明するための概念図、図5はレーザー変位計とレーザー鏡筒とのトレースが第1列目から第2列目に移行した場合のレーザー変位計とレーザー鏡筒との第2の位置関係及び動作を説明するための概念図、図6は本発明のレーザー加工装置におけるレーザー変位計とレーザ加工手段との動作を説明するためのフローチャート、そして図7は加工面に対するレーザービームのフォーカス状態を示していて、同図Aは加工面に丁度フォーカスした状態を示した断面図、同図Bは加工面の少し上方位置にオフセットしてフォーカスした状態を示した断面図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a method of tracing a laser displacement meter and a laser barrel with respect to the surface of an amorphous silicon layer on a glass substrate. 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of the laser displacement meter and the laser barrel when tracing the first row of the surface of the amorphous silicon layer shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a laser displacement meter and the laser barrel. FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the first positional relationship and operation between the laser displacement meter and the laser lens barrel when the trace of the laser beam moves from the first column to the second column. FIG. FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the second positional relationship and operation between the laser displacement meter and the laser column when the trace with the column shifts from the first column to the second column. In laser processing equipment 7 is a flow chart for explaining the operation of the laser displacement meter and the laser processing means, and FIG. 7 shows the focus state of the laser beam with respect to the processing surface, and FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which the work surface is offset and focused slightly above the processing surface.
図1において、符号1は本発明の一実施例のレーザー加工装置を指す。このレーザー加工装置1は、XY軸ステージ2、レーザー変位計3、レーザービームLbのフォーカスレンズ42、コンピュータ5、Z軸駆動手段6、高さ調整手段であるZ軸ステージ7などから構成されている。
In FIG. 1,
この実施例の場合の加工対象物Wは、透明なガラス基板Wbの表面にアモルファスシリコン層Waが成膜されているでものであり、その表面が水平状態になるようにXY軸ステージ2上に載置、固定される。
The workpiece W in this embodiment is an amorphous silicon layer Wa formed on the surface of a transparent glass substrate Wb, and is placed on the
図2に示したように、アモルファスシリコン層Waの表面位置をXY軸方向にマトリックス状の2次元配列にし、交点P(00,00)から交点P(n,m)をアモルファスシリコン層Waの表面高さを測定する場所とした。 As shown in FIG. 2, the surface position of the amorphous silicon layer Wa is arranged in a two-dimensional matrix in the XY axis direction, and the intersection point P (00,00) to the intersection point P (n, m) are the surface of the amorphous silicon layer Wa. It was a place to measure the height.
XY軸ステージ2はその表面に載置する加工対象物Wが水平状態になるように調整でき、また、図示しない駆動手段によりX軸方向及びY軸方向に移動する。
The
レーザー変位計3は加工対象物Wの表面にレーザービームを照射し、その反射時間の差異からその照射点の高さデーターをコンピュータ5のメモリ53に出力するものである。
The
フォーカスレンズ42はレーザ加工手段を構成するレーザー鏡筒41内に組み込まれており、Z軸ステージ7に固定されていて、このZ軸ステージ7の上下動によりフォーカスレンズ42の高さが調整され、レーザービームLbのフォーカスを調整するものである。
The
コンピュータ5は一般的なもので、インターフェース基板51、CPU52、メモリ53、HDD54などから構成されており、レーザー変位計3から入力される各測定点における高さデーターを処理してZ軸ステージ7を駆動するZ軸駆動手段6を制御する制御データーを生成する手段として機能している。メモリ53にはアモルファスシリコン層Waの前記各XY座標位置に対応する配列位置データーが予め書き込まれている。HDD54は本発明のレーザー加工装置1による加工後の加工対象物Wの評価を行う場合に用いられる。
The computer 5 is a general computer and includes an
アモルファスシリコン層Waの上方には、レーザー変位計3とレーザー鏡筒41とが配設、支持されている。そのレーザー変位計3はレーザー鏡筒41と少なくとも隣接する測定点間以上の間隔を開け、そしてレーザー鏡筒41に先行して配設されていて、両者は対となって第1列目のラインから各列のライン上をトレースする。この実施例の場合、レーザー変位計3とレーザー鏡筒41とはXY軸方向には固定されていて、XY軸ステージ2がX軸方向とY軸方向に制御、駆動され、従ってアモルファスシリコン層WaがXY軸方向に移動することによって、その表面がトレースされる。
A
次に、図3乃至図6を用いて、本発明のレーザー加工装置1の動作を説明する。
Next, the operation of the
先ず、図3に示したように、1列目からトレースが始める。図3は図2に示した1列目のみを示していて、その1列目のトレース状態を示している。同図Aはレーザー変位計3がアモルファスシリコン層Wa上の位置P(00,00)点に到達し、レーザー鏡筒41はまだ測定位置P(00,00)点に到達していない状態を示していて、レーザー変位計3は測定位置P(00,00)点におけるアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定し、その高さデーターをメモリ53の2次元配列に代入する。
First, as shown in FIG. 3, tracing starts from the first column. FIG. 3 shows only the first column shown in FIG. 2, and shows the trace state of the first column. FIG. 3A shows a state in which the
図3Bはレーザー変位計3が更に次の測定位置P(00,01)点に到達して、その測定位置におけるアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定し、その高さデーターをメモリ53の2次元配列に代入する。しかし、レーザー鏡筒41はまだ最初の測定位置P(00,00)点にも到達していない。
FIG. 3B shows that the
図3Cは図3Bの状態からレーザー変位計3が測定位置P(00,01)点を過ぎ、レーザー鏡筒41が丁度測定位置P(00,00)点に達した状態を示している。この状態においては、図3Aの状態の時にレーザー変位計3が測定した測定位置P(00,00)点に対応する配列位置データーと高さデーターとをメモリ53から読み出し、CPU52で計算加工してZ軸ステージ7のZ軸の高さデーターとし、レーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42を駆動するZ軸駆動手段6に入力される。レーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42はその高さデーターの値に応じてZ軸駆動手段6が上下に移動、制御され、レーザービームLbを測定位置P(00,00)点にフォーカスさせるなどの調整を行う。
FIG. 3C shows a state in which the
以下、レーザー変位計3は測定位置P(00,02)点、P(00,03)点・・・とトレースして行き、他端の測定位置P(00,m)点(図2)までトレースして、それらの表面の高さ変位を測定し、各高さデーターをメモリ53に、順次、2次元配列で書き込み、レーザー鏡筒41が順次測定位置Pに到達した加工時に、順次、メモリ53から配列位置データーと高さデーターとを読み出してCPU52で計算し、それぞれの高さ変位に応じた高さデーターによりレーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の高さを調整する。
Hereinafter, the
レーザー変位計3及びレーザー鏡筒41がこのようにして第1列目をトレースし終えると、レーザー鏡筒41がレーザー変位計3に追従する位置関係を保ったまま反転し、図4Aに示したように、レーザー鏡筒41がレーザー変位計3に追従する状態で第2列目を測定位置P(01,m)点、P(01,m−1)点・・・P(01,00)点とトレースし、前記と同様に各測定位置P点で高さ変位を測定し、その値を基に高さデーターを算出して、レーザー鏡筒41が前記各測定位置P点に達した時に、レーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の高さが調整されてアニール加工を行う。
When the
第2列目の測定、フォーカス調整、そしてアニール加工が終了すると、またレーザー鏡筒41がレーザー変位計3に追従する状態で反転し、第3列目を同様にトレースする。以下、n列目までレーザー鏡筒41がレーザー変位計3に追従する状態で反転を繰り返し、トレースする。
When the measurement of the second row, the focus adjustment, and the annealing process are completed, the
このレーザー鏡筒41がレーザー変位計3に追従する状態で反転させるトレース方法であると、レーザー変位計3とレーザー鏡筒41との支持機構が複雑になると共に反転動作に時間が掛かり、従って、一枚のアモルファスシリコン層Waのアニール加工を行うのに時間が掛かり過ぎる嫌いがある。
If the
次に、この課題を解決する方法を図5を用いて説明する。 Next, a method for solving this problem will be described with reference to FIG.
この図5に示したレーザー変位計3とレーザー鏡筒41との位置関係は、第1列目のトレースが終了した時に、両者の前記位置関係を保ったまま反転させ、第2列目をトレースさせる。即ち、レーザー鏡筒41が先行し、レーザー変位計3がレーザー鏡筒41に追従する状態になり、第2列目をトレースすることになる。
The positional relationship between the
このようなレーザー変位計3とレーザー鏡筒41との位置関係でアニール加工をさせるとすると、レーザー変位計3はレーザー鏡筒41の後追いで測定位置P(01,m)点、P(01,m−1)点、P(01,m−2)点・・・を順次測定することになることから、先行するレーザー鏡筒41の高さ位置の調整は無意味となる。
Assuming that the annealing process is performed based on the positional relationship between the
それ故、この位置関係でアニール加工を行う場合は、レーザー変位計3が第1列目の各測定位置Pを高さを測定している時に、それらの高さデーターを次列目、即ち、この図5の場合は第2列目の各測定位置Pの高さデーターとしてメモリ53に配列、代入しておき、レーザー鏡筒41が第2列目の測定位置P(01,m)点に到達した時は、第1列目の測定位置P(00,m)点の高さデーターを用いてレーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の調整を行い、そしてアニール加工を行い、レーザー鏡筒41が第2列目の測定位置P(01,m−1)点に到達した時は、第1列目の測定位置P(00,m−1)点の高さデーターを用いてレーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の調整を行い、そしてアニール加工を行い、以下、測定位置P(01,00)点まで同様に第1列目の測定位置P(00,m−2)点、P(00,m−3)点・・・P(00,00)点の高さデーターを用いてレーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の調整を行い、この手法でアニール加工を行わせる。
Therefore, when the annealing process is performed in this positional relationship, when the
この手法は、厳密に考えれば、レーザービームLbのフォーカス調整を精密に行っていることにはならないが、実際には極めて密接に隣接する位置の高さデーターを用いるのでアモルファスシリコン層Waのアニール加工には支障を来さない。そしてレーザー変位計3及びレーザー鏡筒41のトレース時間を短縮でき、しかもそれらの支持機構も簡素化することができる。
Strictly speaking, this method does not mean that the focus adjustment of the laser beam Lb is precisely performed, but actually, since the height data of the very adjacent positions is used, the annealing process of the amorphous silicon layer Wa is performed. Will not cause any trouble. The tracing time of the
前記高さデーターによるレーザービームLbのフォーカスの調整であるが、図7Aに示したように、フォーカスレンズ42をZ軸ステージ7の高さを制御してフォーカスレンズ42を上下動させ、レーザービームLbが、丁度、アモルファスシリコン層Waの表面にフォーカスするように調整してもよいし、同図Bに示したように、レーザービームLbがアモルファスシリコン層Waのやや上方でフォーカスするように調整してもよい。
In the adjustment of the focus of the laser beam Lb based on the height data, as shown in FIG. 7A, the
前者の場合は、レーザービームLbが照射するアモルファスシリコン層Waの表面におけるスポットは最小になり、そのエッジが鮮明になる。後者の場合は、レーザービームLbが照射するスポットのエッジはぼけるが、そのスポットは大きくなる。従って、前者のジャストフォーカスの場合より広い範囲をアニールできる。ただし、この場合は、トレース速度を遅くして十分な加熱温度が得られるようにする必要がある。 In the former case, the spot on the surface of the amorphous silicon layer Wa irradiated with the laser beam Lb is minimized, and the edge becomes clear. In the latter case, the edge of the spot irradiated by the laser beam Lb is blurred, but the spot becomes large. Therefore, a wider range can be annealed than in the case of the former just focus. However, in this case, it is necessary to slow down the trace speed so that a sufficient heating temperature can be obtained.
次に、図3及び図6を用いて、レーザー測定部(変位計3)の動作とレーザー加工部(鏡筒41)の動作及び両者の関係を説明する。 Next, the operation of the laser measuring unit (displacement meter 3), the operation of the laser processing unit (lens barrel 41), and the relationship between them will be described with reference to FIGS.
XY軸ステージ2を作動させ(ステップS2)、レーザー変位計3とレーザー鏡筒41とで1列目からトレースを始める。図3Aに示したように、レーザー変位計3がアモルファスシリコン層Wa上の位置P(00,00)点に到達し、レーザー鏡筒41がまだ測定位置P(00,00)点に到達していない状態では、レーザー変位計3は現在XY座標を取得し(ステップS11)、その現在XY座標は対応する配列データーに変換される(ステップS12)。レーザー変位計3が測定位置P(00,00)点のみならず、他の測定位置Pに達するまでは、ステップS11からステップS13は繰り返されている。
The
レーザー変位計3がこの測定位置P(00,00)点に達した時、その測定位置P(00,00)点におけるアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定し(ステップS14)、その表面の高さデーターをメモリ53の2次元配列に代入する(ステップS15)。
When the
図3Bに示したように、レーザー変位計3が更に次の測定位置P(00,01)点に到達すると、その現在XY座標は、同様に、対応する配列データーに変換される。そして、その測定位置におけるアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定し、その表面変位の高さデーターを前記2次元配列に代入する。しかし、レーザー鏡筒41はまだ最初の測定位置P(00,00)点にも到達していない。従って、この間、レーザー鏡筒41は現在XY座標の取得は行われず、配列位置の変化もないので、ステップS21からステップS23の動作を繰り返している。
As shown in FIG. 3B, when the
次に、図3Cに示したように、レーザー変位計3が測定位置P(00,01)点を過ぎ、レーザー鏡筒41が丁度測定位置P(00,00)点に達すると、その現在XY座標を取得し(ステップS21)、その現在XY座標に対応した配列位置に変換される(ステップS22)。そして配列位置が変化したことから(ステップS23)、その配列位置に対して先にレーザー変位計3で測定した高さデーターをメモリ53から読み出し、CPU52で計算加工してZ軸ステージ7のZ軸の高さデーターとし(ステップS24)、レーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42を駆動するZ軸駆動手段6に出力される。レーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42は、前記のように、その高さデーターの値に応じてZ軸駆動手段6が上下に移動、制御され、レーザービームLbを測定位置P(00,00)点のアモルファスシリコン層Waの表面に、図7Aに示したように、ジャストフォーカスさせるか、図7Bに示したように、オフセットフォーカスさせる(ステップS25)。
Next, as shown in FIG. 3C, when the
以下、レーザー変位計3が測定位置P(00,02)点、P(00,03)点・・・とトレースして行き、それらの表面の高さ変位を測定し、それらの高さデーターをメモリ53に、順次、2次元配列で書き込み、レーザー鏡筒41が追従して前記それぞれの測定位置Pに到達した加工時に、順次、メモリ53から配列位置データーと高さデーターとを読み出してCPU52で高さ変位を計算し、それぞれの高さ変位に応じた高さデーターによりレーザー鏡筒41のフォーカスレンズ42の高さを調整する。
Hereinafter, the
ただし、アモルファスシリコン層Waの測定位置Pに塵埃が存在していて、レーザー変位計3で測定した高さ変位データーがその前で測定した高さ変位データーと比較して突出しているような異常値である場合、例えば、10μm以上の差があるような場合、CPU52に備わっているフィルター機能が作動して、データーは無しとする。従って、レーザー鏡筒41は前の測定(加工)位置における高さ(フォーカス)でアニール加工を行うようになされていて、異常加熱を防ぐ。
However, an abnormal value in which dust is present at the measurement position P of the amorphous silicon layer Wa and the height displacement data measured by the
このレーザー加工装置1は第2列目以下も同様に動作を繰り返す。ただし、図5を用いて説明したように、レーザー変位計3がレーザー鏡筒41に追従して偶数列目をトレースする場合には、レーザー変位計3で測定した直前の奇数列目の高さデーターを流用して、コンピュータ5で前記の解析、修正を行い、レーザー鏡筒41の高さを制御し、レーザービームLbのフォーカスを調整する。
This
このようにしてアモルファスシリコン層Waを全面をレーザー変位計3とレーザー鏡筒41を一体でトレースさせ、アニール加工を行う。
In this manner, the entire surface of the amorphous silicon layer Wa is traced with the
面積が8mm×9.5mm、膜厚が50nm〜120nm程度のアモルファスシリコン層Waを加工対象物とし、そのアモルファスシリコン層Waの表面を0.5mm間隔でマトリックス状に区分して15×18(270)ポイントの測定点とし、そしてXY軸ステージ2のX軸方向の移動速度(トレース速度)を100mm/secとして実験した。
An amorphous silicon layer Wa having an area of 8 mm × 9.5 mm and a film thickness of about 50 nm to 120 nm is processed, and the surface of the amorphous silicon layer Wa is divided into a matrix at intervals of 0.5 mm to 15 × 18 (270 ) The measurement was performed at a point, and the movement speed (trace speed) in the X-axis direction of the XY-
ガラス基板Wbが傾いて、最大±150μmの傾斜があるものでも、レーザー変位計3でアモルファスシリコン層Waの表面の高さ変位を測定し、計算して追従するレーザー鏡筒41を制御させると、±8に収まった。
Even when the glass substrate Wb is inclined and has a maximum inclination of ± 150 μm, the height displacement of the surface of the amorphous silicon layer Wa is measured by the
用いたレーザービームLbのフォーカスのスポット径は(0.4mm〜05mm)×(0.2mm〜0.3mm)の長方形のスポットで、アモルファスシリコン層Waの表面にジャストフォーカスさせてアニールした。この時のアニールの温度は800〜1,000℃程度であり、アモルファスシリコン層Waの全表面を良好にアニールすることができた。 The spot diameter of the focus of the laser beam Lb used was a rectangular spot of (0.4 mm to 05 mm) × (0.2 mm to 0.3 mm), and annealing was performed by just focusing on the surface of the amorphous silicon layer Wa. The annealing temperature at this time was about 800 to 1,000 ° C., and the entire surface of the amorphous silicon layer Wa was successfully annealed.
以上説明したように、本発明のレーザー加工装置は、液晶表示パネルの製造産業分野で利用することができる。 As described above, the laser processing apparatus of the present invention can be used in the field of manufacturing liquid crystal display panels.
1…本発明の実施例のレーザー加工装置、2…XY軸ステージ、3…レーザー変位計、4…レーザ加工手段、41…レーザー鏡筒、42…フォーカスレンズ、5…コンピュータ、51…インターフェース基板、52…CPU、53…メモリ、54…HDD、6…Z軸駆動手段、7…Z軸ステージ、Lb…レーザービーム、W…加工対象物、Wa…アモルファスシリコン層、Wb…ガラス基板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記変位計と少なくとも隣接する測定点間以上の間隔を開けて配設され、前記加工対象物の表面を加熱するレーザービームを発射するレーザー加工手段と、
前記変位計により測定、収集した高さ変位データーを加工して前記レーザー加工手段の前記レーザービームを前記加工対象物の表面にフォーカス或いはオフセットさせるのに適した制御データーを生成する制御データー生成手段と、
該制御データーに従って前記レーザー加工手段からのレーザービームのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、を備え、
前記加工対象物の表面の一端から他端に向かってX方向に第1ライン上をスキャンさせる場合は、前記変位計が前記レーザー加工手段に先行させて、前記他端に到達したら前記変位計と前記レーザー加工手段の位置関係を保ったまま前記X方向に直交するY方向に僅かにずらしてスキャン方向を反転させ、
前記加工対象物の表面の前記他端から前記一端に向かってスキャンさせる場合は、前記レーザー加工手段を前記変位計に先行させて、前記第1ライン上とは異なる平行な隣接する第2ライン上を前記加工対象物の表面の前記他端から前記一端に向かってスキャンさせ、
前記変位計が前記レーザー加工手段に先行してスキャンする場合は、該変位計で測定ポイントを順次測定しながら、各測定ポイントに対応する前記制御データー生成手段からの前記制御データーで前記加工対象物の表面をレーザー加工し、前記レーザー加工手段が前記変位計に先行してスキャンする場合は、該変位計で測定ポイントを順次測定させながら前記制御データー生成手段に記憶しておき、該レーザー加工手段は、前記第1ライン上をスキャンした時に得られた各測定ポイントに対応する前記制御データー生成手段からの前記制御データーで前記加工対象物の表面をレーザー加工するレーザー加工装置。 A displacement meter that sequentially measures the height of the surface at different positions of the workpiece and collects height displacement data;
Laser processing means that emits a laser beam that is disposed with a gap of at least the measurement point adjacent to the displacement meter and that heats the surface of the processing object;
Measured by the displacement meter, the control data generating means for generating a control data suitable to be processed height displacement data collected focus or offset on the front surface of the laser beam the workpiece of the laser processing means When,
A focus control means for controlling the focus of the laser beam from the laser processing means according to the control data,
When scanning the first line in the X direction from one end to the other end of the surface of the object to be processed, the displacement meter precedes the laser processing means, and when it reaches the other end, the displacement meter Reversing the scan direction by slightly shifting in the Y direction orthogonal to the X direction while maintaining the positional relationship of the laser processing means,
When scanning from the other end of the surface of the object to be processed toward the one end, the laser processing means is preceded by the displacement meter, and on a second adjacent line that is different from the first line. Scanning from the other end of the surface of the workpiece to the one end,
When the displacement meter scans prior to the laser processing means, the workpiece is measured with the control data from the control data generating means corresponding to each measurement point while sequentially measuring the measurement points with the displacement meter. When the laser processing means scans the surface prior to the displacement meter, the measurement points are sequentially measured by the displacement meter and stored in the control data generating means, and the laser processing means Is a laser processing apparatus for laser processing the surface of the object to be processed with the control data from the control data generation means corresponding to each measurement point obtained when scanning on the first line.
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